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    • 专利摘要:
    本發明的目的在於提供一種可消除或降低去鹽室內的電氣偏流之電氣式去離子水製造裝置。電氣式去離子水製造裝置中，在陰極與陽極之間，至少設有一個由去鹽室以及設置於去鹽室兩旁之一對濃縮室所構成之去鹽處理部。負離子交換體層與正離子交換體層，係以被處理水最後通過的離子交換體層為負離子交換體層之順序，疊層於去鹽室內；於去鹽室內的負離子交換體層的陰極側，設置有雙極膜，且雙極膜的負離子交換膜與負離子層交換體層相接。
    公开号:TW201313306A
    申请号:TW101127854
    申请日:2012-08-01
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Naho Ikeda；Yuji Asakawa；Keisuke Sasaki；Kazuya Hasegawa
    申请人:Organo Corp；
    IPC主号:C02F1-00
    专利说明:
    電氣式去離子水製造裝置
    本發明係關於一種電氣式去離子水製造裝置，尤其是關於一種去鹽室的構造。
    以往，使被處理水流通於離子交換體中來進行脫離子之去離子水製造裝置，係為人們所知悉。此種去離子水製造裝置中，當離子交換體的離子交換基飽和而去鹽性能降低時，必須藉由藥劑(酸或鹼)來進行離子交換基的再生。具體而言，必須以來自酸或鹼的H+或OH-將吸附在離子交換基的陰離子或陽離子予以替換。近年來，為了消除如上述般運轉上的缺點，有人開發出一種無需利用藥劑進行再生之電氣式去離子水製造裝置，並予以實用。
    電氣式去離子水製造裝置，係將電泳作用與電透析作用加以組合之裝置。一般的電氣式去離子水製造裝置之基本構成如下。亦即，電氣式去離子水製造裝置包含：去鹽室；配置於該去鹽室兩側之一對濃縮室；配置於一方的濃縮室外側之陽極室；以及配置於另一方的濃縮室外側之陰極室。去鹽室包含：對向配置的負離子交換膜以及正離子交換膜；以及填充於該等交換膜之間的離子交換體(負離子交換體或/及正離子交換體)。以下，有時將電氣式去離子水製造裝置簡稱為「去離子水製造裝置」。
    欲藉由具有如上述構成的去離子水製造裝置來製造去離子水，係在直流電壓施加於分別設於陽極室以及陰極室之電極間之狀態下，使被水流通於去鹽室中。在去鹽室中，係藉由負離子交換體來捕捉負離子成分(Cl-、CO3 2-、HCO3 -、SiO2等)；係藉由正離子交換體來捕捉正離子成分(Na+、Ca2+、Mg2+等)。同時，在去鹽室內的負離子交換體與正離子交換體之介面引起水的解離反應，產生氫離子與氫氧化物離子(2H2O→H++OH-)。由離子交換體所捕捉到的離子成分，與該氫離子與氫氧化物離子交換而從離子交換體中游離。所游離的離子成分，順著離子交換體而電泳至離子交換膜(負離子交換膜或正離子交換膜)，在離子交換膜中受到電透析而往濃縮室移動。移動至濃縮室的離子成分，與流經濃縮室的濃縮水一起排出。
    在此，施加於去離子水製造裝置的電壓，大部分用於水的解離反應。從而，為了實現低電壓且高電流密度下的運轉，宜促進水的解離反應。關於這點，人們已知道藉著將雙極膜配置於去鹽室中而可促進去鹽室內的水的解離反應。
    於去鹽室內配置有雙極膜之去離子水製造裝置之一例係記載於專利文獻1中。專利文獻1所記載之去離子水製造裝置，如圖6所示，包含：一對濃縮室C1、C2；以及配置於該一對濃縮室C1、C2之間的去鹽室D。另，圖6中省略了陰極室以及陽極室之圖示。於去鹽室D內，沿著被處理水的流通方向疊層有單獨的負離子交換體A；以及負離子交換體與正離子交換體之混合物M。換言之，負離子交換體以單床形態填充於被處理水的流通方向上流；負離子交換體與正離子交換體以混床形態填充於流通方向下流。再者，於去鹽室D內設有部分的雙極膜BP。具體而言，在填充有負離子交換體A的區域，係以負離子交換膜1與負離子交換體A相接之方式配置有雙極膜BP。
    若去鹽室內疊層有不同符號的離子交換體層，則水的解離反應所必要的過電壓會在各層有所不同而產生偏流。以下說明中，有時將僅由正離子交換體所構成的離子交換體層稱為“正離子層”；將僅由負離子交換體所構成的離子交換體層稱為“負離子層”。又，有時將由正離子交換體與負離子交換體之混合物所構成的離子交換體層稱為“混合層”。
    將正離子層、負離子層以及混合層的電阻加以比較，則電阻依離子層、負離子層、混合層的順序逐漸增高。換言之，負離子層的電阻低於混合層的電阻。亦即，如圖6所示之去離子水製造裝置中，電阻低於混合層的負離子層與雙極膜相接。從而，上述偏流變得更加顯著。
    本發明的目的在於抑制去離子水製造裝置中的電氣偏流，使在低電壓且高電流密度下的運轉為可能。 [習知技術文獻] [專利文獻]
    專利文獻1：日本特開2005-52766號公報(段落[0031]以及圖2)
    本發明的一實施形態之電氣式去離子水製造裝置，係在陰極與陽極之間，至少設有一個由去鹽室以及設置於該去鹽室兩旁之一對濃縮室所構成之去鹽處理部之電氣式去離子水製造裝置。負離子交換體層與正離子交換體層，係以被處理水最後通過的離子交換體層為負離子交換體層之順序，疊層於該去鹽室內。再者，於該去鹽室內的該負離子交換體層的陰極側，設置有雙極膜，且該雙極膜的負離子交換膜與該負離子層交換體層相接。
    根據本發明，可抑制去離子水製造裝置中的電氣偏流，可在低電壓且高電流密度下進行運轉。
    本發明的上述以及其他目的、特徵、優點，應可從參照例示本發明的附加圖式之以下說明中明確得知。 [用以實施發明之最佳形態] (實施形態1)
    以下，参照圖式來說明本發明的去離子水製造裝置的實施形態之一例。圖1係本實施形態的去離子水製造裝置之概略構成圖。圖1所示的去離子水製造裝置中，在具有陰極的陰極室E1與具有陽極的陽極室E2之間，設有去鹽處理部。去鹽處理部，由去鹽室D；以及配置於去鹽室D兩旁之一對濃縮室C1、C2所構成。
    上述各腔室，係由複數的離子交換膜將框體10的內部區隔成多數的空間所形成，並隔著離子交換膜互相鄰接。自陰極室E1側依序說明各腔室的排列狀況，則如下所述。亦即，陰極室E1係隔著第1負離子交換膜a1鄰接於濃縮室C2；濃縮室C2係隔著第1正離子交換膜c1而與去鹽室D鄰接。去鹽室D係隔著第2負離子交換膜a2或a3而與濃縮室C1鄰接。濃縮室C1係隔著第2正離子交換膜c2而與陽極室E2鄰接。
    陰極室E1中收納有陰極。陰極為金屬的網狀體或板狀體，例如為不鏽鋼製的網狀體或板狀體。
    陽極室E2中收納有陽極。陽極為金屬的網狀體或板狀體。被處理水中含有Cl-時，陽極中有氯產生。因此，陽極宜使用具有耐氯性能的材料，作為一例可舉出鉑、鈀、銥等金屬，或以該等金屬將鈦加以包覆之材料。
    有電極水分別供給至陰極室E1以及陽極室E2。此等電極水因為在電極附近電解，而產生氫離子以及氫氧化物離子。為了抑制去離子水製造裝置的電阻，宜在陰極室E1以及陽極室E2中填充交換體。因此，在本實施形態中，負離子交換體A以單床形態填充於陰極室E1，正離子交換體K以單床形態填充於陽極室E2。
    濃縮室C1、C2，係用以將從去鹽室D排出的負離子成分或正離子成分導入並將其等放出至系統外部所設置。用以抑制水垢產生之負離子交換體A係以單床形態填充於各濃縮室C1、C2中。
    負離子交換體A與正離子交換體K係以多重床形態填充於去鹽室D中。具體而言，負離子交換體A的層(以下稱為“負離子層A”)，與正離子交換體K的層(以下稱為“正離子層K”)，係沿著被處理水的流通方向互相疊層。更具體而言，第1負離子層A1配置於流通方向前段，正離子層K配置於流通方向中段，第2負離子層A2配置於流通方向後段。亦即，流入去鹽室D的被處理水，以負離子層A1、正離子層K以及負離子層A2之順序通過。總之，有3層以上的離子交換體以被處理水最後通過的離子交換體為負離子交換體之順序，疊層於去鹽室D內。
    再者，去鹽室D內配置有2個雙極膜BP。具體而言，在負離子層A1與第1正離子交換膜c1之間配置有第1雙極膜BP1。又，在負離子層A2與第1正離子交換膜c1之間配置有第2雙極膜BP2。在此，所謂雙極膜BP，係負離子交換膜1與正離子交換膜2貼合而一體化之離子交換膜，並具有在負離子交換膜1與正離子交換膜2的接合面中充分促進水的解離反應之特徵。如圖1所示，第1雙極膜BP1係以其負離子交換膜1與第1負離子層A1相接之方式配置。又，第2雙極膜BP2係以其負離子交換膜1與第2負離子層A2相接之方式配置。另，在正離子層K與第1正離子交換膜c1之間未配置有雙極膜。
    圖1中，一體性地顯示框體10。可是，實際上每個房室中具有各個框體，框體彼此互相密接。框體10的素材，具有絕緣性，只要是被處理水不會洩漏之素材，便無特別限定，例如可舉出聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂)、聚碳酸酯、m-PPE(變性聚苯醚)等樹脂。
    其次，概略說明圖1所示去離子水製造裝置中的被處理水、處理水以及濃縮水的主要流向。被處理水通過RO(Reverse Osmosis)膜後被供給至去鹽室D，通過該去鹽室D。通過去鹽室D的被處理水，作為處理水排出至系統外部。另一方面，濃縮水，分別並行供給至濃縮室C1以及濃縮室C2，而通過該等濃縮室C1、C2排出至系統外部。
    為了如上所述使被處理水、處理水以及濃縮水流動，而設有數個流路U1~U2、L1~L2。圖1中於去離子水製造裝置的上方所示之流路U1，其一端連接至被處理水的供給口，另一端連接至去鹽室D。於去離子水製造裝置的下方所示之流路L1，其一端連接至去鹽室D，另一端連接至處理水的排出口。於去離子水製造裝置的上方所示之流路U2，其一端連接至濃縮水的供給口，另一端側在途中分歧，分別連接至濃縮室C1、C2。於去離子水製造裝置的下方所示之流路L2，其一端分別連接至濃縮室C1、C2，另一端側在途中合流之後連接至濃縮水的排出口。另，雖省略了圖示，但陰極室E1以及陽極室E2中，分別連接有用以供給電極水之流路以及用以將所供給的電極水排出之流路。
    其次，說明具有上述構成的去離子水製造裝置之動作以及作用。濃縮水從流路U2分別供給至濃縮室C1以及濃縮室C2，從流路L2排出。又，電極水從未圖示的流路供給至陰極室E1以及陽極室E2，所供給的電極水從未圖示的流路排出。再者，既定的直流電壓施加在陽極、陰極之間。
    在以上狀態下，將被處理水從流路U1供給至去鹽室D。所供給的被處理水中的負離子成分(Cl-、CO3 2-、HCO3 -、SiO2等)以及正離子成分(Na+、Ca2+、Mg2+等)，係在被處理水通過去鹽室D之過程中被捕捉。在去鹽室D中所捕捉到的負離子成分，往隔著第2負離子交換膜a2與去鹽室D鄰接的濃縮室C1移動，與流通過該濃縮室C1之濃縮水一起排出至系統外部。另一方面，在去鹽室D中所捕捉到的正離子成分，往隔著第1正離子交換膜c1與去鹽室D鄰接的濃縮室C2移動，與流通過該濃縮室C2之濃縮水一起排出至系統外部。
    如同前述，第1負離子層A1、正離子層K以及第2負離子層A2係以此順序疊層於去鹽室D內。因此，供給至去鹽室D的被處理水，首先通過負離子層A1，之後通過正離子層K，最後通過負離子層A2。此時，在通過各層的過程中，負離子成分或正離子成分如同上述被除去。
    在此，當不同符號的離子交換體層疊層於去鹽室內時，會產生偏流之情形如同前述。又，將正離子層與負離子層的電阻加以比較時，負離子層的電阻高於正離子層的電阻之情形亦如同前述。因此，圖1所示的負離子層A的電阻高於同圖所示的正離子層K。因此，在本實施形態的去離子水製造裝置中，在去鹽室D的負離子層A，與鄰接於該負離子層A之第1正離子交換膜c1之間，配置有雙極膜BP。再者，各雙極膜BP，係以其負離子交換膜1與負離子層A相接之方式配置。亦即，去鹽室D內的2個負離子層A1、A2，係分別與雙極膜BP1、BP2之負離子交換膜1相接，而非第1正離子交換膜c1。從而，流至負離子層A1、A2的電流量增加，偏流消除或降低。另，正離子層K與離子交換膜之間未配置有雙極膜。
    再者，本實施形態的去離子水製造裝置中，被處理水通過第1負離子層A1之後通過正離子層K，接著通過第2負離子層A2。總之，本實施形態的去離子水製造裝置中，被處理水交互通過負離子層與正離子層。
    在此，負離子交換體的負離子成分之捕捉能力，在被處理水的pH較低時則會增加；正離子交換體的正離子成分之捕捉能力，在被處理水的pH較高時則會增加。因此，根據被處理水會以負離子層A1、正離子層K、負離子層A2之順序通過之本實施形態構成，可藉由通過負離子層A1來除去負離子成分，而pH上升的被處理水持續通過正離子層K。因此，促進正離子層K中的正離子除去反應。再者，可藉由通過正離子層K來除去正離子成分，而pH下降的處理水持續通過負離子層A2。因此，促進負離子層A2中的負離子除去反應。亦即，提昇負離子成分以及正離子成分雙方的除去能力，更加提昇處理水的純度。
    本實施形態的去離子水製造裝置中，在既定的離子交換膜之上設置有雙極膜。可是，離子交換膜的一部分亦可以雙極膜加以替換，藉由此種替換，亦可得到與上述相同的作用效果。例如，可將圖1所示的第1正離子交換膜c1的一部分(與負離子層A1、A2相接的部分)替換為雙極膜。 (實施形態2)
    以下，參照圖式來說明本發明的去離子水製造裝置的實施形態之另一例。不過，本實施形態的去離子水製造裝置，除了在陰極室以及陽極室之間設有複數的去鹽處理部這點以外，具有與實施形態1的去離子水製造裝置相同之構成。因此，以下僅說明與實施形態1的去離子水製造裝置不同之構成，並適當地省略有關共通構成之說明。
    圖2係顯示本實施形態之去離子水製造裝置之概略構成圖。圖2所示之去離子水製造裝置中，在陰極室E1以及陽極室E2之間設有2個去鹽處理部。2個去鹽處理部之中，位於相對陽極側之第1去鹽處理部，由去鹽室D1；以及配置於去鹽室D1兩旁之一對濃縮室C1、C2所構成。另一方面，位於相對陰極側之第2去鹽處理部，由去鹽室D2；以及配置於去鹽室D2兩旁之一對濃縮室C2、C3所構成。
    構成了各個去鹽處理部之去鹽室D1、D2，具有與圖1所示去鹽室D共通之構成。亦即，在各去鹽室D1、D2內，有負離子層A與正離子層K沿著被處理水的流通方向交互疊層。更具體而言，第1負離子層A1配置於流通方向前段，正離子層K配置於流通方向中段，第2負離子層A2配置於流通方向後段。因此，在本實施形態的去離子水製造裝置中，流入去鹽室D1、D2的被處理水，亦以負離子層A1、正離子層K以及負離子層A2之順序通過。
    再者，各去鹽室D1、D2內，分別配置有第1雙極膜BP1以及第2雙極膜BP2。具體而言，去鹽室D1內的第1雙極膜BP1，配置於負離子層A1與第2正離子交換膜c2之間；第2雙極膜BP2，配置於負離子層A2與第2正離子交換膜c2之間。另一方面，在去鹽室D1內的正離子層K與離子交換膜之間未配置有雙極膜。
    又，去鹽室D2內的第1雙極膜BP1，配置於負離子層A1與第1正離子交換膜c1之間；第2雙極膜BP2，配置於負離子層A2與第1正離子交換膜c1之間。另一方面，在去鹽室D1內的正離子層K與離子交換膜之間未配置有雙極膜。
    其次，概略說明圖2所示之去離子水製造裝置中的被處理水、處理水以及濃縮水之主要流向。被處理水，液態通過RO(Reverse Osmosis)膜後分別供給至各去鹽室D1、D2，而通過此等去鹽室D1、D2。通過各去鹽室D1、D2的被處理水，作為處理水排出至系統外部。另一方面，濃縮水，分別並行供給至濃縮室C1、濃縮室C2以及濃縮室C3，而通過該等濃縮室C1、C2、C3排出至系統外部。
    為了如上所述使被處理水、處理水以及濃縮水流動，而設有數個流路U1~U2、L1~L2。圖2中於去離子水製造裝置的上方所示之流路U1，其一端連接至被處理水的供給口，另一端側在途中分歧，分別連接至去鹽室D1、D2。於去離子水製造裝置的下方所示之流路L1，其一端連接分別連接至去鹽室D1、D2，另一端側在途中合流之後連接至處理水的排出口。於去離子水製造裝置的上方所示之流路U2，其一端連接至濃縮水的供給口，另一端側在途中分歧，分別連接至濃縮室C1、C2、C3。於去離子水製造裝置的下方所示之流路L2，其一端連接至分別連接至濃縮室C1、C2、C3，另一端側在途中合流之後連接至濃縮水的排出口。另，雖省略了圖示，但陰極室E1以及陽極室E2中，分別連接有用以供給電極水之流路以及用以將所供給的電極水排出之流路。
    本實施形態的去離子水製造裝置中，各去鹽室的負離子層，係與雙極膜的負離子交換膜相接，而非正離子交換膜。從而，流至負離子層的電流量增加，使偏流消除或減少。
    本實施形態的去離子水製造裝置中，能以雙極膜來替換隔開去鹽室與濃縮室之離子交換膜的一部分。例如，將圖2所示的第1正離子交換膜c1的一部分以及第2正離子交換膜c2的一部分(與負離子層A1、A2相接的部分)替換為雙極膜亦可。 (實施形態3)
    以下，參照圖式來說明本發明的去離子水製造裝置的實施形態之另一例。不過，本實施形態的去離子水製造裝置，具有與實施形態2的去離子水製造裝置相同之構成。本實施形態的去離子水製造裝置與實施形態2的去離子水製造裝置之實質相異點為以下2點。第1相異點，係本實施形態的去離子水製造裝置中，在陰極室與陽極室之間設有3個去鹽處理部。第2相異點，係本實施形態的去離子水製造裝置中，濃縮室兼作電極室。
    圖3係顯示本實施形態之去離子水製造裝置之概略構成圖。圖3所示之去離子水製造裝置中，在陰極室E1以及陽極室E2之間設有3個去鹽處理部。3個去鹽處理部之中，位於中央之第1去鹽處理部，由去鹽室D2；以及配置於去鹽室D2兩旁之一對濃縮室C1、C2所構成。位於較第1去鹽處理部更靠陽極側之第2去鹽處理部，由去鹽室D1；以及配置於去鹽室D1兩旁之一對濃縮室C1、C4所構成。位於較第1去鹽處理部更靠陰極側之第3去鹽處理部，由去鹽室D3；以及配置於去鹽室D3兩旁之一對濃縮室C2、C5所構成。
    在此，在濃縮室C4內填充有正離子交換體，並且設有陽極板。又，在濃縮室C5內填充有負離子交換體，並且設有陰極板。亦即，濃縮室C4兼作陽極室；濃縮室C5兼作陰極室。
    另，在圖1所示的濃縮室C1內設置陽極板來兼作陽極室亦可；在濃縮室C2內設置陰極板來兼作陰極室亦可。又，在圖2所示的濃縮室C1內設置陽極板來兼作陽極室亦可；在濃縮室C3內設置陰極板來兼作陰極室亦可。在此等情形，將正離子交換體填充於兼作陽極室的濃縮室中。
    在本實施形態之去離子水製造裝置中，構成了各個去鹽處理部之去鹽室D1、D2、D3，亦具有與圖1所示去鹽室D共通之構成。亦即，在各去鹽室D1、D2、D3內，有負離子層A與正離子層K沿著被處理水的流通方向交互疊層。更具體而言，第1負離子層A1配置於流通方向前段，正離子層K配置於流通方向中段，第2負離子層A2配置於流通方向後段。因此，在本實施形態的去離子水製造裝置中，流入去鹽室D1、D2、D3的被處理水，亦以負離子層A1、正離子層K以及負離子層A2之順序通過。
    再者，各去鹽室D1、D2、D3內，分別配置有第1雙極膜BP1以及第2雙極膜BP2。具體而言，去鹽室D1內的第1雙極膜BP1，配置於負離子層A1與第3正離子交換膜c3之間；第2雙極膜BP2，配置於負離子層A2與第3正離子交換膜c3之間。另一方面，在去鹽室D1內的正離子層K與離子交換膜之間未配置有雙極膜。
    又，去鹽室D2內的第1雙極膜BP1，配置於負離子層A1與第2正離子交換膜c2之間；第2雙極膜BP2，配置於負離子層A2與第2正離子交換膜c2之間。另一方面，在去鹽室D2內的正離子層K與離子交換膜之間未配置有雙極膜。
    再者，去鹽室D3內的第1雙極膜BP1，配置於負離子層A1與第1正離子交換膜c1之間；第2雙極膜BP2，配置於負離子層A2與第1正離子交換膜c1之間。另一方面，在去鹽室D3內的正離子層K與離子交換膜之間未配置有雙極膜。
    本實施形態的去離子水製造裝置中的被處理水、處理水以及濃縮水之流向或流路構成，與實施形態2的流向或流路構成實質上相同，故省略說明。 (實施形態4)
    至此，說明了當去鹽室內疊層有3層以上的負離子層與正離子層時，負離子層與正離子交換膜之間配置有雙極膜之形態。可是，去鹽室內的電阻會因各種原因而改變。另一方面，本發明的目的之一，在於消除或減低去鹽室內的偏流，實現在低電壓且高電流密度下的運轉。因此，因應需要而在正離子層與負離子交換膜之間追加配置雙極膜亦可，此種形態亦包含在本發明中。
    圖4(a)~(c)中，顯示圖1所示去鹽室D的數個變形例。另，各圖中的虛線，顯示去鹽室D內的被處理水之流通方向。
    圖4(a)所示之去鹽室D內，有負離子層A與正離子層K沿著被處理水的流通方向交互疊層。更具體而言，第1負離子層A1配置於流通方向前段，正離子層K配置於流通方向中段，第2負離子層A2配置於流通方向後段。
    去鹽室D內，配置有3個雙極膜BP。具體而言，第1雙極膜BP1，配置於負離子層A1與第1正離子交換膜c1之間。第2雙極膜BP2，配置於負離子層A2與第1正離子交換膜c1之間。第3雙極膜BP3，配置於正離子層K與第2負離子交換膜a2之間。
    再者，第1雙極膜BP1以及第2雙極膜BP2，係以其負離子交換膜1與負離子層A相接之方式配置。另一方面，第3雙極膜BP3，係以其正離子交換膜2與正離子層K相接之方式配置。
    圖4(b)所示之去鹽室D內，有負離子層A與正離子層K沿著被處理水的流通方向交互疊層4層。更具體而言，沿著被處理水的流通方向，有第1正離子層K1、第1負離子層A1、第2正離子層K2以及第2負離子層A2以此順序疊層。
    去鹽室D內配置有2個雙極膜BP。第1雙極膜BP1，配置於負離子層A1與第1正離子交換膜c1之間；第2雙極膜BP2，配置於負離子層A2與第1正離子交換膜c1之間。再者，第1雙極膜BP1以及第2雙極膜BP2，係以其負離子交換膜1與負離子層A相接之方式配置。另一方面，在正離子層K1、K2與第2負離子交換膜a2之間未配置有雙極膜。
    圖4(c)所示之去鹽室D內，有負離子層A與正離子層K沿著被處理水的流通方向交互疊層4層。更具體而言，沿著被處理水的流通方向，有第1正離子層K1、第1負離子層A1、第2正離子層K2以及第2負離子層A2以此順序疊層。
    去鹽室D內配置有3個雙極膜BP。第1雙極膜BP1，配置於負離子層A1與第1正離子交換膜c1之間；第2雙極膜BP2，配置於負離子層A2與第1正離子交換膜c1之間。第3雙極膜BP3配置於正離子層K1與第2負離子交換膜a2之間。
    再者，第1雙極膜BP1以及第2雙極膜BP2，係以其負離子交換膜1與負離子層A相接之方式配置。另一方面，第3雙極膜BP3，係以其正離子交換膜2與正離子層K1相接之方式配置。在正離子層K2與第2負離子交換膜a2之間未配置有雙極膜。
    另，構成本發明的電氣式去離子水製造裝置之去鹽室或濃縮室，其厚度可自由變更。例如，在上述各實施形態中，各腔室雖由1個框體所形成，但亦可由疊層有任意的腔室之複數的框體來形成，藉此可增加該腔室的厚度。 (比較測試)
    為了確認本發明的效果，而進行了以下的比較測試。首先，準備2個去離子水製造裝置來做為本發明的去離子水製造裝置。一個是圖1所示之去離子水製造裝置，在以下的說明中稱為“實施例1”。另一個是將圖1所示的去鹽室D替換為圖4(b)所示的去鹽室D之去離子水製造裝置，在以下的說明中稱為“實施例2”。
    再者，準備2個去離子水製造裝置來做為比較例。一個是只有去鹽室的構成與實施例1不同之去離子水製造裝置，在以下的說明中稱為“比較例1”。另一個是只有去鹽室的構成與實施例2不同之去離子水製造裝置，在以下的說明中稱為“比較例2”。
    比較例1中的去鹽室D之構成示於圖5(a)；比較例2中的去鹽室D之構成示於圖5(b)。如圖5(a)所明示，實施例1與比較例1的相異點在於去鹽室D內的雙極膜之有無。又，如圖5(b)所明示，實施例2與比較例2的相異點亦在於去鹽室D內的雙極膜之有無。
    在本次的比較測試中，實施例1、2以及比較例1、2共通的規格、流通流量、供給水等條件如以下所述。另，CER為正離子交換體(正離子交換樹脂)之簡稱，AER為負離子交換體(負離子交換樹脂)之簡稱。
    ‧陽極室：尺寸100×300×4mm CER填充
    ‧陰極室：尺寸100×300×4mm負離子層AER填充
    ‧去鹽室：尺寸100×300×8mm負離子層AER/CER填充(疊層)
    ‧濃縮室：尺寸100×300×4mm負離子層AER填充
    ‧去鹽室流量：100L/h(2段RO透過水5±1μS/cm)
    ‧濃縮室流量：10L/h(2段RO透過水5±1μS/cm)
    ‧電極室流量：10L/h(2段RO透過水5±1μS/cm)
    ‧施加電流值：3A
    在以上條件下，將實施例1、2以及比較例1、2分別連續運轉200小時，以測定在運轉開始時與運轉開始200小時後的運轉電壓以及處理水水質。測定結果示於表1。
    由表1可知，配置有雙極膜的構成(實施例1、2)中，即使運轉200小時後，電壓僅稍微上升，可得到較高的處理水質；相對於此，未配置有雙極膜的構成(比較例1、2)中，電壓上升，處理水質亦降低。
    希望大家能明白到，雖提示了本發明的較佳實施形態，並予以詳細說明，但只要不脫離所附的申請專利範圍之主旨或範圍，便可為各種變更以及修正。
    本申請案係主張基於2011年8月4日所申請之日本特許出願編號第2011-170943號之優先權，其揭示的所有內容藉由參照而納入本申請案中。
    1‧‧‧負離子交換膜
    2‧‧‧正離子交換膜
    10‧‧‧框體
    A‧‧‧負離子交換體(負極層)
    A1‧‧‧第1負離子層
    A2第2負離子層
    a1‧‧‧第1負離子交換膜
    a2‧‧‧第2負離子交換膜
    BP‧‧‧雙極膜
    BP1‧‧‧第1雙極膜
    BP2‧‧‧第2雙極膜
    BP3‧‧‧第3雙極膜
    C1~C5‧‧‧濃縮室
    c1‧‧‧第1正離子交換膜
    c2‧‧‧第2正離子交換膜
    c3‧‧‧第3正離子交換膜
    D、D1~D3‧‧‧去鹽室
    E1‧‧‧陰極室
    E2‧‧‧陽極室
    K、K1、K2‧‧‧正離子交換體(正極層)
    M‧‧‧混合物
    L1~L2、U1~U2‧‧‧流路
    圖1係顯示本發明的去離子水製造裝置的實施形態之一例之概略構成圖。
    圖2係顯示本發明的去離子水製造裝置的實施形態之另一例之概略構成圖。
    圖3係顯示本發明的去離子水製造裝置的實施形態之再另一例之概略構成圖。
    圖4(a)~(c)係顯示去鹽室的變形例之概略圖。
    圖5(a)~(b)係顯示比較例之概略圖。
    圖6係顯示專利文獻1所記載的去離子水製造裝置之概略構成圖。
    1‧‧‧負離子交換膜
    2‧‧‧正離子交換膜
    10‧‧‧框體
    A‧‧‧負離子交換體(負極層)
    A1‧‧‧第1負離子層
    A2‧‧‧第2負離子層
    a1‧‧‧第1負離子交換膜
    a2‧‧‧第2負離子交換膜
    BP1‧‧‧第1雙極膜
    BP2‧‧‧第2雙極膜
    C1、C2‧‧‧濃縮室
    c1‧‧‧第1正離子交換膜
    c2‧‧‧第2正離子交換膜
    D‧‧‧去鹽室
    E1‧‧‧陰極室
    E2‧‧‧陽極室
    K‧‧‧正離子交換體(正極層)
    L1~L2、U1~U2‧‧‧流路
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] 一種電氣式去離子水製造裝置，在陰極與陽極之間，至少設有一個由去鹽室以及設置於該去鹽室兩旁之一對濃縮室所構成之去鹽處理部；於該去鹽室內疊層有負離子交換體層與正離子交換體層，其疊層順序係使得被處理水最後通過的離子交換體層為負離子交換體層；於該去鹽室內的該負離子交換體層的陰極側，配置有雙極膜，且該雙極膜的負離子交換膜與該負離子層交換體層相接。
    [2] 如申請專利範圍第1項之電氣式去離子水製造裝置，其中，於該去鹽室內，至少設有2層以上之該負離子交換體層；於各負離子交換體層的陰極側，分別配置有該雙極膜。
    [3] 如申請專利範圍第2項之電氣式去離子水製造裝置，其中，於該去鹽室內，至少設有2層以上之該正離子交換體層；於至少1個該正離子交換體層的陽極側，配置有另一雙極膜；配置於該正離子交換體層的陽極側之該另一雙極膜的正離子交換膜，與該正離子層交換體層相接。
    [4] 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣式去離子水製造裝置，其中，隔開該去鹽室與該濃縮室之間的離子交換膜之一部分為該雙極膜。
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    法律状态:
    优先权:
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